Por @Alvy — 24 de Septiembre de 2009

Speed-Of-Light-History

La velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 metros por segundo. Exactamente. Cuando te enseñan en el colegio se redondea a 300.000 kilómetros por segundo, que es un valor bastante cercano y más fácil de recordar. Siempre me pregunté si los profesores o los libros no la indicaban con más decimales porque no se conocían, porque esa precisión se consideraba suficiente para los cálculos y aplicaciones corrientes o por qué. Alguna vez de hecho me pareció ver 299.792,4580 kilómetros por segundo, como si ese cero extra indicara algo más de precisión. Pero no.

Al parecer en el siglo XIX y hasta finales del XX, según se avanzaba en la realización de experimentos, el valor obtenido para la constante universal se afinaba poco a poco, como se ve en el gráfico, cada vez con más precisión. Hacia 1950 ya era 299.792,5 ± 1 km/s. Pero tal y como cuentan en A History of the Speed of light en 1983 hubo un cambio radical, cuando se redefinió el metro del Sistema Internacional como «la distancia que recorre la luz en 1/299.792.458 segundos». Hasta entonces estaba definido de forma más mundana, como la famosa barra estándar de platino iridiado que se guardaba en París, y que equivalía a 1/10.000.000 de la distancia entre el Ecuador y el Polo Norte, pasando por el meridiano de París.

La redefinición del metro en 1983 dejó absolutamente fijo el valor de la velocidad de la luz en relación al segundo. Desde 1967, a su vez, el segundo estaba definido como la duración de 9.192.631.770 oscilaciones de un átomo de cesio, otro número redondo. Esa definición es más cercana a la física fundamental que las antiguas definiciones relacionadas con la duración de los días según la rotación terrestre (1/86.400 de «día solar medio»). Se podría pensar que ese nuevo valor de la velocidad de la luz sólo podría variar (por expresarlo de algún modo) si algún día se modificara de nuevo la definición de segundo, pero eso creo que sólo variaría cosas como la longitud práctica del metro, no el valor de la definición de la velocidad de la luz, que seguiría siendo el mismo.

¿Y por qué se eligió c = 299.792.458 y no un poco más, o un poco menos, si había hasta ese momento cierto margen de incertidumbre en los valores calculados? Simplemente porque se consideró un valor suficientemente cercano al mejor calculado hasta ese momento y el que menos problemas causaría respecto a los valores que ya se usaban de forma práctica por aquel entonces.

Otra cosa interesante, también conocida desde antiguo es que, como le sucede al sonido, la velocidad de la luz es distinta dependiendo de si está atravesando el vacío o materiales/medios como el aire, agua, cristales u otros. Por ejemplo su velocidad es sólo el 99,9997% que en el vacío al atravesar el aire, el 76% en hielo, o el 41% en diamantes, unos 123.000 km/s.

Algo que me pareció que tiene un punto irónico es que el valor de la velocidad de la luz se refiere, por definición, a «en el vacío perfecto». Pero resulta que el vacío perfecto o «clásico» simplemente no existe: es un «concepto abstracto», un recurso matemático que se usa como referencia en física pero que «no se puede obtener en la práctica». De modo que la famosa límitación de velocidad universal respecto a la velocidad de la luz tiene una doble lectura: no sólo nada puede llegar a ella, sino que ni siquiera la propia luz puede alcanzar nuestra humana definición, porque se basa en un medio de referencia ideal que es puramente teórico y que aunque es útil en el plano teórico no se da en ningún lugar de nuestro universo.

Rizando el rizo, el asunto de que la velocidad de la luz varíe según los medios por los que circula produce un efecto que me pareció el más divertido de todo esto que encontré por ahí: existen algunas formas de radiación electromagnética que pueden viajar más rápido que la luz, literalmente… pero dependiendo del medio por el que vayan. Según parece, por ejemplo, los rayos gamma son «frenados» por el agua, pero menos de que es frenada la propia luz, de modo que le ganan a la carrera: se puede afirmar sin problemas que los rayos gamma viajan más rápido que la luz visible… pero en el agua.

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